高浓度盐的处理现状

高浓度盐的处理现状含盐废水是指总含盐量（以NaCl含量计）至少为1%的废水，主要包括含盐工业废水、含盐生活污水和其它含盐废水。这些废水中含有的Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等离子对常规生物处理有明显的抑制作用，盐度越大微生物生长也就越困难。这就给废水的生物处理带来一定的困难。同时含盐废水渗入土壤系统后会使土壤中植物因脱水而死亡，直接影响周围的生态环境。高含盐废水脱盐处理一直是一个难以解决的问题，例如榨菜厂、肠衣厂、油气田抽出水等，这些废水中全盐含量有时高达50000mg/L,并且有机污染也非常严重，目前，目前对含盐废水的处理一般有生化降解、蒸发、电解、离子交换、膜法等方法。本文就各种处理技术的原理及其优缺点做出了阐述与对比。1.高浓度盐的产生（＞1%）海水代用排放的废水所谓海水代用就是将海水不进行淡化处理而直接替代某些场合使用的淡水资源。在工业上，海水可以广泛的用作锅炉冷却水，应用到热电、核电、石化、冶金、钢铁厂等行业上。发达国家年海水冷却水用量已经超过了1000亿m3。目前我国海水的年利用量为60多亿m3。青岛电厂1936年就开始将海水作为工业冷却水，至今已经有60多年的历史。目前，青岛市电力、化工、纺织等行业的12家临海企业，年用海水8.37亿m3。天津年利用海水达到18亿m3。此外，秦皇岛热电厂、黄道热电厂和上海石化总厂等70多家临海火力发电、核电、化工、石化等企业均已不同的方式直接利用海水。对于印染、建材、制碱、橡胶以及海产品加工等行业，海水还可以作为工业的生产用水。城市生活用水。在城市生活中，海水可以替代淡水作为冲厕水。目前香港海水冲厕的普及率高达70％以上，未来计划普及率提高到100％，并因此成为世界上唯一以海水作为冲厕水的城市。而在大连、天津、青岛、烟台等城市的个别单位，也有采用海水冲厕的实践，但规模较小。工业生产废水一些工业行业在生产过程中排放出高含盐的有机废水，如印染、腌制、造纸、化工和农药等行业。其他高盐废水大型船舰上的污水是高含盐生活污水；某些地下水异常地区的天然水比一般淡水的含盐量高很多，如河北平原部分地区浅层地下水为咸水，总溶解固体浓度可以到5g/L左右。2．高浓度盐处理技术2.1蒸馏脱盐蒸馏法是一种最古老、最常用的脱盐方法。目前工业废水的蒸馏法脱盐技术基本上均是从海水脱盐淡化技术基础上发展而成。蒸馏法就是把含盐水加热使之沸腾蒸发,再把蒸汽冷凝成淡水的过程。蒸馏法有很多种，如多效蒸发、多级闪蒸、压气蒸馏、膜蒸馏等。2.1.1多效蒸发(MED)多效蒸发是让加热后的盐水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。其中低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的方法之一。低温多效蒸馏技术由于节能的因素，近年发展迅速，装置的规模日益扩大，成本日益降低，主要发展趋势为提高装置单机造水能力，采用廉价材料降低工程造价，提高操作温度，提高传热效率等。2.1.2多级闪蒸(MSF)以海水淡化为例，将原料海水加热到一定温度后引入闪蒸室，由于该闪蒸室中的压力控制在低于热盐水温度所对应的饱和蒸汽压的条件下，故热盐水进入闪蒸室后即成为过热水而急速地部分气化，从而使热盐水自身的温度降低，所产生的蒸汽冷凝后即为所需的淡水。多级闪蒸就是以此原理为基础，使热盐水依次流经若干个压力逐渐降低的闪蒸室，逐级蒸发降温，同时盐水也逐级增浓，直到其温度接近(但高于)天然海水温度。(3)蒸汽压缩冷凝(VC)蒸汽压缩冷凝脱盐技术是将盐水预热后，进入蒸发器并在蒸发器内部分蒸发。所产生的二次蒸汽经压缩机压缩提高压力后引入到蒸发器的加热侧。蒸汽冷凝后作为产品水引出，如此实现热能的循环利用。当其作为循环冷却水脱盐回收工艺时，可使冷却水中的有害成份得到浓缩排放，并使95%以上的排废水以冷凝液的形式得到回收，作为循环水和锅炉补充水返回系统。这种工艺对设备材质的要求极高，运行中需消耗大量的热量，存在一次性投入和运行费用极高的缺点，只可能在特别缺水的地区发电厂中采用。蒸馏法是最早采用的淡化法，其优点是结构简单、操作容易、所得淡水水质好等，但是运行成本高，能耗高，一般企业难以承受如此高的处理费用。2.2膜分离近40年来，膜分离技术已迅速发展成为工业循环冷却水系统中旁流处理中最重要、最广泛采用的新型高效节能分离单元技术，电渗析(ED)、反渗透(R0)、微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和渗透汽化(PV)等膜技术相继发展，并成为集成处理技术系统中的关键技术。主要膜分离技术简述如下：反渗透膜技术反渗透膜技术是以渗透压差作为推动力的一类膜分离过程。依据各种物料的不同渗透压，通过RO膜技术达到分离提取、纯化与浓缩的目的。RO技术的最大优点是节能，其能耗仅为电渗析的1/2，蒸馏技术的1/40，而且能够达到深度除盐目的。近年来，随着膜分离技术的快速发展，工程造价和运行成本持续降低，RO膜技术已逐渐取代传统的离子交换、电渗析除盐技术，成为工业水系统中首选除盐技术。RO膜技术今后主要发展趋势是降低RO膜的操作压力，提高RO系统纯水产率和浓缩回收率，以及廉价高效预处理技术，增强膜组件抗污能力等。尤其近年来，在电厂循环冷却水脱盐回用领域，集成膜工艺已成为主要发展方向，其中“UF+RO”双膜工艺已成为电厂深度除盐的主导技术。电渗析技术电渗析技术是以电位差作为推动力的一类膜分离过程。在外加直流电场作用下，利用荷电离子膜的反离子迁移原理使水中阴阳离子做定向迁移，从水溶液及其它不带电组份中分离带电离子组份。ED技术作为脱盐，在20世纪70〜90年代得到广泛应用，但由于ED只能部分除盐，不能满足许多工业领域深度除盐的技术需求且电耗高。因此，近年来已逐渐被反渗透膜技术所替代。纳滤膜技术与RO相比，NF技术的操作压力较低(0.5-1.0MPa)，节能效果显著。因此NF技术又称低压RO技术，是介于RO和UF之间的一种亲水性膜分离过程，适宜分离分子量在200-1000Daltons(1Daltons=1.65X10-24g),分子大小约为1nm溶解组份的膜工艺。由于NF膜具有松散的表面层结构，存在氨基和羧基两种正负基团，具有离子选择性，一价离子可基本完全透过，对二价和高价离子具有较高截留率，可去除约80%的总硬度、90%的色度和几乎全部浊度及微生物，因此，NF的软化功能近年引起重视，在工业循环冷却水的排废水回用处理中具有良好的应用前景。生物处理生物处理法包括活性污泥法、SBR工艺、生物接触氧化法、厌氧生物处理法以及耐盐细菌法等。活性污泥法是广泛应用于城市污水和工业废水的生物处理方法之一，它主要是利用活性污泥为主体的污水生物处理法。活性污泥就是由微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起所形成的具有很强吸附、分解有机物的能力和良好的沉降性能的絮状颗粒。通过驯化活性污泥筛选出具有良好有机物降解性能的耐盐微生物是处理含盐废水的重要前提。间歇式活性污泥法(SBR)又称序批式活性污泥法，是一种有别于传统活性污泥法的废水工艺。它是一种结构形式简单、运行方式灵活多变、空间上完全混合、间歇操作为主要特征的污水处理生物方法。生物接触氧化法就是在池内填充惰性填料，利用机械装置向水体中充氧气，将已经充氧曝气的污水浸没并流经全部填料，固定在填料上的微生物利用新陈代谢作用将污染物去除的工艺。厌氧生物处理是指在无氧情况下，利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对废水中的有机物进行生化降解过程。普通生物法大多只能处理含盐量为3%以下的废水，而对高盐废水(含盐量5%以上)难以处理，因此需要特殊的微生物。嗜盐细菌本身需要盐度才能生存，同时具有和传统微生物相同的代谢功能，可以利用许多有机物(包括难降解和有毒物质)作为碳源。因此利用嗜盐细菌处理高含盐量有机化工废水有广阔的前景和意义。生物处理技术因其经济、高效而被广泛地应用于污水处理中，但盐度过高时，会破坏微生物的细胞膜和菌体内的酶，对微生物的生长产生抑制作用，从而使废水无法达到理想的处理效果。一些企业采用将进水进行稀释的方法，使盐度降低到微生物能够承受的范围，这种方法简单，易于操作和管理；但是会增加处理规模、基建投资以及运行费用，同时造成大量水资源的浪费。适应于淡水环境的微生物在受到高盐度废水冲击时，其正常新陈代谢功能会

受到抑制。但在高盐环境中，微生物会通过自身的渗透压调节机制来平衡细胞内的渗透压或保护细胞内的原生质，因此通过选择培养可以驯化出耐高盐度的菌种。2.4电吸附电吸附技术是利用带电电极表面吸附水中离子及带电粒子，使水中溶解盐类及其他带电物质在电极的表面富集而实现水的净化/淡化的一种新型水处理技术。團1电吸附原理业极材料极)I 團1电吸附原理业极材料极)I 电极做料｛负极)原水从一端进入阴阳极组成的空间，从另一端流出。原水在阴、阳极之间流动时受到电场的作用，水中带电粒子分别向带相反电荷的电极迁移，被该电极吸附并储存在双电层内。随着电极吸附带电粒子的增多，带电粒子在电极表面富集，最终实现与水的分离，使水中的溶解盐类及其他带电物质滞留在电极表面，获得净化/淡化的出水。EST具有运行成本低、应用范围广、操作方便、可靠、几乎无须检修以及不产生任何导致环境污染的二次排放物等优点，因而以EST模块为核心组装而成的处理装置适用于工业水除盐和软化、饮用水除盐等。3.可行性方案3.1各种方法的比较处理方法动力应用状况技术经济性发展蒸馏法除盐热能有SSF、MSF、VC、MED等，其中MSF最多对于高含盐量水，其经济性不如RO,对于低含盐量水，其经济性不如离子交换它与膜技术结合形成膜蒸馏工艺，具有蒸馏效率咼，操作压力小的优点电渗析除盐(ED)直流电场20世纪50年代以来，海水、苦咸水淡化应用广泛的除盐方法适合含盐量1000-5000mg/L的水源它与离子交换结合形成电除盐新工艺，是膜的终端处理工艺

电除盐（EDI）直流电场20世纪90年代以来，应用日益广泛的除盐方法适用于电导率低于40卩s/cm的水源，不用酸碱，因为涉及到膜的应用，所以其成本较咼具有取代混床的发展前景反渗透（RO）压力20世纪60年代以来，在海水，苦咸水淡化等方面逐步占据主导地位除盐率一般在99%，适合各种含盐量的水源，但其膜成本较咼单级脱盐率逐步提咼，目前可达99.5%以上;抗污染、高通量的组件不断出现电吸附（EST）直流电场20世纪60年代技术出现，直至21世纪初开始迅速发展运行成本低、应用范围广、操作方便、可靠、几乎无须检修以及不产生任何导致环境污染的二次排放物等优点除盐率待进一步提高，以及解决自生时间较长的问题生物处理法新陈代谢活性污泥法，SBR工艺，以及好养与厌氧菌的应用应用范围广、适应性强，而且经济、咼效，但是盐度过高会影响微生物的生长驯化出耐高浓度盐以及适应高梯度盐浓度的微生物纳滤（NF）压力20世纪80年代以来，在饮用水净化，水软化等行业的分离、净化和浓缩中得广泛应用操作压力小，是饮用水深度净化的首选工艺，但其